ES2464640A2 - Systems and methods for synchronizing distributed generation systems - Google Patents
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Abstract
Description
Sistemas y procedimientos de sincronización de sistemas de generación distribuida Systems and procedures for synchronizing distributed generation systems
Campo técnico Technical field
La presente invención se refiere a sistemas y procedimientos para controlar la generación de energía eléctrica en un sistema de generación y de suministro de energía eléctrica y, más particularmente, a sistemas y procedimientos para el control y la sincronización de la generación de energía eléctrica en un sistema de generación y de suministro de energía eléctrica que incluye capacidades de generación distribuida. The present invention relates to systems and procedures for controlling the generation of electrical energy in a system of generation and supply of electrical energy and, more particularly, to systems and procedures for the control and synchronization of the generation of electrical energy in a Electricity generation and supply system that includes distributed generation capabilities.
Breve descripción de los dibujos Brief description of the drawings
Se describen realizaciones no limitativas y no exhaustivas de la divulgación, incluyendo diversas realizaciones de la divulgación, con referencia a las figuras, en las que: Non-limiting and non-exhaustive embodiments of the disclosure are described, including various embodiments of the disclosure, with reference to the figures, in which:
La figura 1 ilustra un diagrama de una realización de un sistema para controlar la generación de energía eléctrica en un sistema de generación y de suministro de energía eléctrica que incluye generadores eléctricos distribuidos. Figure 1 illustrates a diagram of an embodiment of a system for controlling the generation of electric power in a power generation and supply system that includes distributed electric generators.
La figura 2 ilustra un diagrama de bloques de un dispositivo electrónico inteligente para controlar la generación de energía eléctrica en un sistema de generación y de suministro de energía eléctrica. Figure 2 illustrates a block diagram of an intelligent electronic device for controlling the generation of electric power in an electric power generation and supply system.
La figura 3 ilustra un diagrama de flujo de un procedimiento para controlar la generación de energía eléctrica en un sistema de generación y de suministro de energía eléctrica. Figure 3 illustrates a flow chart of a procedure for controlling the generation of electrical energy in a system of generation and supply of electrical energy.
Descripción detallada Detailed description
Las realizaciones de la divulgación se entenderán mejor con referencia a los dibujos. Se entenderá fácilmente que los componentes de las realizaciones divulgadas, como generalmente se describen e ilustran en las figuras en la presente memoria, podrían colocarse y diseñarse en una amplia variedad de configuraciones diferentes. Por lo tanto, la siguiente descripción detallada de las realizaciones de los sistemas y procedimientos de la descripción no pretende limitar el alcance de la descripción, como se reivindica, sino que es meramente representativa de las posibles realizaciones de la divulgación. Además, las etapas de un procedimiento no necesariamente tienen que ser ejecutadas en un orden específico, o incluso en forma secuencial, ni las etapas necesitan ser ejecutadas una sola vez, a menos que se especifique lo contrario. The embodiments of the disclosure will be better understood with reference to the drawings. It will be readily understood that the components of the disclosed embodiments, as generally described and illustrated in the figures herein, could be placed and designed in a wide variety of different configurations. Therefore, the following detailed description of the embodiments of the systems and procedures of the description is not intended to limit the scope of the description, as claimed, but is merely representative of the possible embodiments of the disclosure. In addition, the stages of a procedure do not necessarily have to be executed in a specific order, or even sequentially, nor do the stages need to be executed once, unless otherwise specified.
En algunos casos, características, estructuras, u operaciones bien conocidas no se muestran o se describen en detalle. Además, las características, estructuras, u operaciones descritas se pueden combinar de cualquier manera adecuada en una o más realizaciones. También se entenderá fácilmente que los componentes de las realizaciones, como se describen en general, y se ilustran en las figuras de la presente memoria, podrían estar dispuestos y diseñados en una amplia variedad de configuraciones diferentes. Por ejemplo, a lo largo de esta memoria, cualquier referencia a “una realización”, o “la realización” significa que un rasgo, estructura, o característica particular descrito en relación con esa realización está incluido en al menos una realización. Por lo tanto, las frases citadas, o variaciones de las mismas, como se ha indicado a lo largo de esta memoria, no necesariamente se refieren todas a la misma realización. In some cases, well-known features, structures, or operations are not shown or described in detail. In addition, the features, structures, or operations described can be combined in any suitable manner in one or more embodiments. It will also be readily understood that the components of the embodiments, as generally described, and illustrated in the figures herein, could be arranged and designed in a wide variety of different configurations. For example, throughout this specification, any reference to "an embodiment", or "the embodiment" means that a particular feature, structure, or feature described in relation to that embodiment is included in at least one embodiment. Therefore, the quoted phrases, or variations thereof, as indicated throughout this report, do not necessarily all refer to the same embodiment.
Varios aspectos de las realizaciones descritas se ilustran como módulos o componentes de software. Como se usa aquí, un módulo o componente de software puede incluir cualquier tipo de instrucción de ordenador o código ejecutable por ordenador situado dentro de un dispositivo de memoria que se puede operar en conjunción con el hardware adecuado para poner en práctica las instrucciones programadas. Un módulo o componente de software puede, por ejemplo, comprender uno o más bloques físicos o lógicos de instrucciones de ordenador, que pueden estar organizados como una rutina, programa, objeto, elemento, estructura de datos, etc., que realiza una o más tareas o implementa tipos de datos abstractos particulares. Several aspects of the described embodiments are illustrated as modules or software components. As used herein, a software module or component may include any type of computer instruction or computer executable code located within a memory device that can be operated in conjunction with the appropriate hardware to implement the programmed instructions. A software module or component may, for example, comprise one or more physical or logical blocks of computer instructions, which may be organized as a routine, program, object, element, data structure, etc., which performs one or more tasks or implements particular abstract data types.
En ciertas realizaciones, un módulo o componente de software particular puede comprender instrucciones dispares almacenadas en diferentes ubicaciones de un dispositivo de memoria, que en conjunto implementan la funcionalidad descrita del módulo. De hecho, un módulo o componente puede comprender una sola instrucción, In certain embodiments, a particular software module or component may comprise disparate instructions stored in different locations of a memory device, which together implement the described functionality of the module. In fact, a module or component can comprise a single instruction,
o muchas instrucciones, y puede estar distribuido sobre varios segmentos de código diferentes, entre los diferentes programas, y la mayoría de los dispositivos de memoria. Algunas realizaciones pueden ponerse en práctica en un entorno informático distribuido, donde las tareas son realizadas por un dispositivo de procesamiento remoto conectado a través de una red de comunicaciones. En un entorno informático distribuido, los módulos o componentes de software pueden estar situados en dispositivos locales y/o remotos de almacenamiento de memoria. Además, los datos que están ligados o fundidos juntos en un registro de base de datos pueden residir en el mismo dispositivo de memoria, o distribuidos en distintos dispositivos de memoria, y pueden estar unidos entre sí en los campos de un registro en una base de datos distribuidos en una red. or many instructions, and can be distributed over several different code segments, between different programs, and most memory devices. Some embodiments may be implemented in a distributed computing environment, where the tasks are performed by a remote processing device connected through a communications network. In a distributed computing environment, software modules or components may be located on local and / or remote memory storage devices. In addition, data that is linked or merged together in a database record may reside in the same memory device, or distributed in different memory devices, and may be linked together in the fields of a record in a database. data distributed in a network.
Las realizaciones se pueden proporcionar como un producto de programa de ordenador que incluye un soporte legible por máquina no transitorio, que tiene almacenado en el soporte instrucciones que se pueden utilizar para programar un ordenador u otro dispositivo electrónico para llevar a cabo los procedimientos descritos en la presente memoria. El medio legible por máquina no transitorio puede incluir, pero no está limitado a, discos duros, disquetes, discos ópticos, CD-ROMs, DVD-ROMs, ROMs, RAMs, EPROMs, EEPROMs, tarjetas magnéticas u ópticas, dispositivos de memoria de estado sólido, u otros tipos de medios legibles por máquina adecuados para almacenar instrucciones electrónicas. En algunas realizaciones, el ordenador u otro dispositivo electrónico pueden incluir un dispositivo de procesamiento tal como un microprocesador, microcontrolador, circuitería lógica, o similares. El dispositivo de procesamiento puede incluir además uno o más dispositivos de procesamiento para propósitos especiales, tales como un circuito de interfaz de aplicación específica (ASIC), PAL, PLA, PLD, matriz de puertas programables de campo (FPGA), o cualquier otro dispositivo adaptable o programable. The embodiments can be provided as a computer program product that includes a non-transient machine-readable media, which has instructions stored on the media that can be used to program a computer or other electronic device to perform the procedures described in the present memory The non-transient machine-readable medium may include, but is not limited to, hard drives, floppy disks, optical discs, CD-ROMs, DVD-ROMs, ROMs, RAMs, EPROMs, EEPROMs, magnetic or optical cards, status memory devices solid, or other types of machine-readable media suitable for storing electronic instructions. In some embodiments, the computer or other electronic device may include a processing device such as a microprocessor, microcontroller, logic circuitry, or the like. The processing device may further include one or more processing devices for special purposes, such as a specific application interface circuit (ASIC), PAL, PLA, PLD, field programmable gate array (FPGA), or any other device adaptable or programmable.
Los sistemas de generación y de suministro de energía eléctrica están diseñados para generar, transmitir y distribuir energía eléctrica a cargas. Los sistemas de generación y de suministro de energía eléctrica pueden incluir equipos, tales como generadores eléctricos, motores eléctricos, transformadores de potencia, líneas de transmisión y distribución de potencia, disyuntores, interruptores, buses, líneas de transmisión, reguladores de tensión, baterías de condensadores, y similares. Dicho equipo puede ser monitorizado, controlado y automatizado, y/o protegidos mediante dispositivos electrónicos inteligentes (IED) que reciben la información del sistema de energía eléctrica de los equipos, toman decisiones basadas en la información, y proporcionan salidas de seguimiento, control, protección y/o automatización al equipo. Electricity generation and supply systems are designed to generate, transmit and distribute electrical energy to loads. Electricity generation and supply systems may include equipment, such as electric generators, electric motors, power transformers, transmission and power distribution lines, circuit breakers, switches, buses, transmission lines, voltage regulators, batteries capacitors, and the like. Such equipment can be monitored, controlled and automated, and / or protected by intelligent electronic devices (IED) that receive information from the equipment's power system, make decisions based on the information, and provide monitoring, control, protection outputs. and / or automation to the team.
En algunas realizaciones, un IED puede incluir, por ejemplo, unidades terminales remotas, relés diferenciales, relés de distancia, relés direccionales, relés de alimentación, relés de sobrecorriente, controles reguladores de tensión, relés de tensión, relés de fallo de interruptor, relés de generador, relés de motor, controladores de automatización, controladores de posición, medidores, controles de reconectadores, procesadores de comunicación, plataformas informáticas, controladores lógicos programables (PLC), controladores de automatización programables, módulos de entrada y salida, gobernadores, excitadores, controladores STATCOM, controladores SVC, controladores OLTC, y similares. Además, en algunas realizaciones, los IED pueden estar conectados comunicativamente a través de una red que incluye, por ejemplo, multiplexores, enrutadores, concentradores, pasarelas, cortafuegos, y/o interruptores para facilitar las comunicaciones en las redes, cada una de las cuales pueden también operar como un IED. Dispositivos de red y de comunicación también pueden estar integrados en un IED y/o estar en comunicación con un IED. Tal como se usa en la presente memoria, un IED puede incluir un solo IED discreto o un sistema de múltiples IED que operan juntos. In some embodiments, an IED may include, for example, remote terminal units, differential relays, distance relays, directional relays, power relays, overcurrent relays, voltage regulator controls, voltage relays, switch failure relays, relays of generator, motor relays, automation controllers, position controllers, meters, recloser controls, communication processors, computer platforms, programmable logic controllers (PLC), programmable automation controllers, input and output modules, governors, exciters, STATCOM controllers, SVC controllers, OLTC controllers, and the like. In addition, in some embodiments, the IEDs can be communicatively connected through a network that includes, for example, multiplexers, routers, hubs, gateways, firewalls, and / or switches to facilitate communications in the networks, each of which They can also operate as an IED. Network and communication devices can also be integrated into an IED and / or be in communication with an IED. As used herein, an IED may include a single discrete IED or a system of multiple IEDs that operate together.
En ciertos sistemas de generación y de suministro de energía eléctrica, la generación de energía eléctrica puede ser distribuida. Por ejemplo, en algunos sistemas de generación de energía eléctrica y de suministro, uno o más generadores eléctricos situados a distancia (es decir, distribuidos) pueden generar energía eléctrica que se entrega mediante el sistema para satisfacer las mayores demandas de carga del sistema. En ciertas realizaciones, los generadores eléctricos distribuidos pueden estar asociados con subredes de energía dentro de una red de topología mayor del sistema de suministro de energía eléctrica. In certain systems of generation and supply of electrical energy, the generation of electrical energy can be distributed. For example, in some power generation and supply systems, one or more remote-located electric generators (i.e. distributed) can generate electric power that is delivered through the system to meet the highest system load demands. In certain embodiments, distributed electric generators may be associated with power subnets within a major topology network of the electric power supply system.
El equipo del sistema de generación y de suministro de energía eléctrica puede estar controlado y protegido de disfunciones y/o condiciones que utilizan uno o más IED. En algunas circunstancias, proteger el sistema de tales fallos de operación y/o condiciones puede requerir uno o más IED para aislar una subred de energía de la topología mayor del sistema de suministro de energía eléctrica. Por ejemplo, cuando las capacidades de generación de energía de un sistema de energía eléctrica no pueden suministrar adecuadamente las cargas del sistema, ciertas porciones del sistema de energía eléctrica pueden ser desconectados y/o aislados de la topología mayor de la red del sistema de suministro de energía eléctrica usando uno o más IED con el fin de evitar daños en el sistema y/o sus componentes. El aislamiento de ciertas porciones del sistema de energía eléctrica también puede ayudar a contener diversos fallos de operación y/o las condiciones dentro de las porciones aisladas y evitar interrupciones del servicio indeseables (por ejemplo, condiciones de apagón) que afectan a una porción más grande del sistema de suministro de energía eléctrica. The equipment of the power generation and supply system can be controlled and protected from malfunctions and / or conditions that use one or more FDI. In some circumstances, protecting the system from such operating failures and / or conditions may require one or more FDI to isolate a subnet of energy from the major topology of the electrical power supply system. For example, when the power generation capabilities of an electric power system cannot adequately supply the system loads, certain portions of the electric power system can be disconnected and / or isolated from the major topology of the supply system network. of electrical energy using one or more FDI in order to avoid damage to the system and / or its components. Isolation of certain portions of the electrical power system can also help contain various malfunctions and / or conditions within the isolated portions and avoid undesirable interruptions of service (eg, blackout conditions) that affect a larger portion of the power supply system.
Convencionalmente, cuando las porciones de un sistema de suministro de energía eléctrica que incluyen generadores eléctricos distribuidos están aisladas de la topología mayor del sistema de suministro de energía eléctrica, puede ser necesario apagar los generadores eléctricos debido a la falta de capacidad para controlar y sincronizar adecuadamente los generadores. Particularmente, si se deja operando, la generación eléctrica en porciones aisladas del sistema de energía eléctrica puede tener un ángulo de fase de la tensión generada y/o una frecuencia de operación que se desplaza con relación a la del sistema de energía eléctrica principal. Volver a conectar las porciones aisladas del sistema de energía eléctrica después de dicho desplazamiento puede causar daños a la porción aislada previamente y/o al sistema principal. Conventionally, when portions of an electric power supply system that include distributed electric generators are isolated from the major topology of the electric power supply system, it may be necessary to turn off the electric generators due to the lack of ability to properly control and synchronize the generators Particularly, if it is left operating, the electrical generation in isolated portions of the electric power system may have a phase angle of the generated voltage and / or an operating frequency that moves relative to that of the main electric power system. Reconnecting the isolated portions of the electrical power system after such displacement may cause damage to the previously isolated portion and / or the main system.
Se divulgan en la presente memoria sistemas y procedimientos que permiten a los generadores eléctricos incluidos en una porción aislada de un sistema de energía eléctrica permanecer operativos sincrónicamente con el sistema de energía eléctrica principal. Mediante la sincronización de la operación de generadores eléctricos distribuidos de una porción aislada de un sistema de energía eléctrica con la de la red mayor, se reduce la necesidad de cerrar los generadores de la porción aislada. Por otra parte, la sincronización de la operación puede permitir que la porción aislada del sistema de energía eléctrica se vuelva a conectar a la red mayor sin causar daño a la porción aislada y/o a la red mayor. Systems and procedures that allow electrical generators included in an isolated portion of an electrical energy system to remain operative synchronously with the main electrical energy system are disclosed herein. By synchronizing the operation of distributed electric generators of an isolated portion of an electrical power system with that of the larger network, the need to close the generators of the isolated portion is reduced. On the other hand, synchronization of the operation may allow the isolated portion of the electrical power system to reconnect to the larger network without causing damage to the isolated portion and / or the larger network.
La figura 1 ilustra un diagrama de una realización de un sistema 100 para controlar la generación de energía eléctrica en un sistema de generación y de suministro de energía eléctrica que incluye generadores eléctricos distribuidos 102-106 consistentes con las realizaciones descritas en la presente memoria. Aunque se ilustra como un diagrama de una línea por motivos de simplicidad, el sistema 100 también puede estar configurado como un sistema de energía de tres fases. Además, las realizaciones descritas en la presente memoria pueden ser utilizadas en cualquier sistema de generación y de suministro de energía eléctrica, y por lo tanto, no se limitan al sistema específico 100 que se ilustra en la figura 1. Por ejemplo, los sistemas consistentes con las realizaciones descritas en la presente memoria pueden incluir cualquier número de generadores eléctricos distribuidos 102-106, y pueden estar integrados en cualquier configuración adecuada. Además, las realizaciones pueden estar integradas, por ejemplo, en sistemas de generación y de suministro de energía de plantas industriales, sistemas de generación y de suministro de energía de buques de aguas profundas, sistemas de generación y de suministro de energía de naves, sistemas de generación y de suministro de energía de generación distribuida, y sistemas de generación y de suministro de energía eléctrica de utilidad. Figure 1 illustrates a diagram of an embodiment of a system 100 for controlling the generation of electric power in an electric power generation and supply system that includes distributed electric generators 102-106 consistent with the embodiments described herein. Although illustrated as a one-line diagram for simplicity, system 100 can also be configured as a three-phase power system. In addition, the embodiments described herein may be used in any generation and power supply system, and therefore, are not limited to the specific system 100 illustrated in Figure 1. For example, consistent systems With the embodiments described herein, they can include any number of 102-106 distributed electric generators, and can be integrated into any suitable configuration. In addition, the embodiments may be integrated, for example, in power generation and generation systems of industrial plants, power generation and deep-water ship generation systems, ship power generation and supply systems, systems of generation and supply of distributed generation energy, and systems of generation and supply of electric power utility.
El sistema 100 puede incluir la generación, transmisión, distribución y equipos de consumo de energía. Por ejemplo, el sistema 100 puede incluir uno o más generadores 102-106 que, en algunas realizaciones, pueden ser operados por un proveedor de servicios públicos para la generación de energía eléctrica para el sistema 100. En ciertas realizaciones, los generadores 102-106 pueden estar asociados con una o más subredes dentro de una topología mayor de un sistema de generación y de suministro de energía y estar configurados para proporcionar potencia a las subredes y/o al sistema de suministro de energía eléctrica principal 108. Un primer generador 102 puede estar acoplado a un primer bus de transmisión 110 a través de un primer transformador elevador 112 que puede estar configurado para intensificar la tensión proporcionada al primer bus de transmisión 110 desde el primer generador 102. Un segundo generador 104 puede estar acoplado a un segundo bus de transmisión 114 a través de un segundo transformador elevador 116 que se puede configurar para intensificar la tensión proporcionada al segundo bus de transmisión 114 desde el segundo generador 104. Un tercer generador 106 puede estar acoplado a un tercer bus de transmisión 118 a través de un tercer transformador elevador 120 que se puede configurar para intensificar la tensión proporcionada al tercer bus de transmisión 118 desde el tercer generador 106. System 100 may include the generation, transmission, distribution and energy consumption equipment. For example, system 100 may include one or more generators 102-106 which, in some embodiments, may be operated by a utility provider for the generation of electrical energy for system 100. In certain embodiments, generators 102-106 they may be associated with one or more subnets within a major topology of a power generation and supply system and be configured to provide power to the subnets and / or the main electric power supply system 108. A first generator 102 may be coupled to a first transmission bus 110 through a first booster transformer 112 that may be configured to intensify the voltage provided to the first transmission bus 110 from the first generator 102. A second generator 104 may be coupled to a second bus Transmission 114 through a second booster transformer 116 that can be configured to intensify the voltage p provided to the second transmission bus 114 from the second generator 104. A third generator 106 may be coupled to a third transmission bus 118 through a third booster transformer 120 that can be configured to intensify the voltage provided to the third transmission bus 118 from the third generator 106.
Un primer conjunto de una o más cargas 122 puede estar acoplado al primer bus de transmisión 110 y recibir la energía eléctrica generada por el primer generador 102. Del mismo modo, un segundo conjunto de una o más cargas 124 puede estar acoplado al tercer bus de transmisión 118 y recibir energía eléctrica generada por el tercer generador 106. En algunas realizaciones, la potencia eléctrica suministrada a las cargas 122, 124 puede reducirse desde los niveles de distribución a los niveles de carga a través de transformadores reductores incluidos en el sistema (no mostrado). En ciertas realizaciones, las cargas 122, 124 pueden estar asociadas con un punto de distribución (por ejemplo, una refinería, fundición, molino de producción de papel, o similar), que puede incluir un generador distribuido (no mostrado) configurado para proporcionar energía al sitio de distribución producido mediante, por ejemplo, una turbina configurada para producir energía eléctrica a partir de la quema de residuos, el uso de calor residual, o similares. Además, aunque el sistema 100 que se ilustra en la figura 1 no incluye, por ejemplo, cargas acopladas al segundo bus de transmisión 114, las realizaciones descritas en la presente memoria pueden incorporarse en un sistema que incluya cualquier configuración adecuada de cargas, generadores eléctricos, buses, alimentadores, transformadores, líneas de transmisiones, IED, interruptores, etc. A first set of one or more charges 122 may be coupled to the first transmission bus 110 and receive the electrical energy generated by the first generator 102. Similarly, a second set of one or more charges 124 may be coupled to the third bus of transmission 118 and receive electric power generated by the third generator 106. In some embodiments, the electrical power supplied to loads 122, 124 can be reduced from distribution levels to load levels through reducing transformers included in the system (no shown). In certain embodiments, loads 122, 124 may be associated with a distribution point (eg, a refinery, smelter, paper mill, or the like), which may include a distributed generator (not shown) configured to provide power. to the distribution site produced by, for example, a turbine configured to produce electrical energy from the burning of waste, the use of residual heat, or the like. Furthermore, although the system 100 illustrated in Figure 1 does not include, for example, loads coupled to the second transmission bus 114, the embodiments described herein may be incorporated into a system that includes any suitable configuration of charges, electric generators. , buses, feeders, transformers, transmission lines, IEDs, switches, etc.
El primer bus de transmisión 110 y el tercer bus de transmisión 118 pueden ser acoplados a un primer bus de transmisión principal 126 a través de un primer interruptor 128 y un tercer interruptor 132, respectivamente. El segundo bus de transmisión 114 puede estar acoplado a un segundo bus principal de transmisión 150 a través de un segundo interruptor 130. El primer bus principal de transmisión 126 puede estar acoplado al segundo bus principal de transmisión a través del interruptor 146. El primer bus principal de transmisión 126 puede estar acoplado al sistema de suministro de energía eléctrica principal 108 a través de una primera línea de transmisión 148 y un interruptor 154. El segundo bus de transmisión principal 150 puede estar acoplado al sistema de suministro de energía eléctrica principal 108 a través de una segunda línea de transmisión 134 y un interruptor The first transmission bus 110 and the third transmission bus 118 can be coupled to a first main transmission bus 126 through a first switch 128 and a third switch 132, respectively. The second transmission bus 114 may be coupled to a second main transmission bus 150 through a second switch 130. The first main transmission bus 126 may be coupled to the second main transmission bus through switch 146. The first bus main transmission 126 may be coupled to the main electrical power supply system 108 through a first transmission line 148 and a switch 154. The second main transmission bus 150 may be coupled to the main electrical power supply system 108 a through a second transmission line 134 and a switch
152. El sistema de suministro de energía eléctrica principal 108 puede incluir cualquier configuración adecuada de generadores distribuidos, cargas, componentes de transmisión, y similares. 152. The main electric power supply system 108 may include any suitable configuration of distributed generators, loads, transmission components, and the like.
Como se describió anteriormente, los IED pueden estar configurados para controlar, monitorizar, proteger, y/o automatizar el sistema 100 y/o sus componentes. Tal como se usa en la presente memoria, un IED puede referirse a cualquier dispositivo basado en un microprocesador que controla, monitoriza, automatiza, y/o protege el equipo monitorizado dentro de un sistema de energía eléctrica. En algunas realizaciones, los IED pueden recopilar información de estado a partir de una o más piezas del equipo monitorizado. Además, los IED pueden recibir información relativa a los equipos monitorizados mediante sensores, transductores, actuadores, etc. As described above, the IEDs may be configured to control, monitor, protect, and / or automate the system 100 and / or its components. As used herein, an IED may refer to any device based on a microprocessor that controls, monitors, automates, and / or protects the monitored equipment within an electrical power system. In some embodiments, IEDs may collect status information from one or more pieces of monitored equipment. In addition, IEDs can receive information regarding equipment monitored by sensors, transducers, actuators, etc.
En algunas realizaciones, los IED pueden estar configurados para controlar y comunicar información, tales como tensiones, corrientes, estado del equipo, temperatura, frecuencia del sistema de energía, presión, densidad, absorción de infrarrojos, la información de radio - frecuencia, presiones parciales, velocidad, velocidad de rotación, masa, estado del interruptor, estado de la válvula, estado del interruptor del circuito, estado del flujo, lecturas de contador, y similares. Además, los IED se pueden configurar para comunicar cálculos, como fasores (que pueden o no sincronizarse como sincrofasores), eventos, distancias de fallo, diferenciales, impedancias, reactancias, frecuencias, y similares. Los IED también pueden comunicar información de configuración, información de identificación de IED, información de comunicaciones, información de estado, información de alarma, y similares. La información de los tipos mencionados anteriormente, o más en general, la información sobre el estado del equipo monitorizado, puede indicarse en general en la presente memoria como datos y/o información del sistema monitorizado. In some embodiments, the IEDs may be configured to control and communicate information, such as voltages, currents, equipment status, temperature, power system frequency, pressure, density, infrared absorption, radio frequency information, partial pressures , speed, rotation speed, mass, switch status, valve status, circuit breaker status, flow status, counter readings, and the like. In addition, IEDs can be configured to communicate calculations, such as phasors (which may or may not be synchronized as synchrophasors), events, fault distances, differentials, impedances, reactances, frequencies, and the like. IEDs can also communicate configuration information, IED identification information, communications information, status information, alarm information, and the like. Information of the types mentioned above, or more generally, information on the status of the monitored equipment, can be indicated in general herein as data and / or information of the monitored system.
En ciertas realizaciones, los IED pueden emitir instrucciones de control al equipo monitorizado para controlar diversos aspectos relacionados con el equipo monitorizado. Por ejemplo, uno o más IED pueden estar en comunicación con un interruptor de circuito (por ejemplo, interruptores 128-132), y pueden ser capaces de enviar una instrucción para abrir y/o cerrar el disyuntor de circuito, desconectando de este modo (es decir, aislando) o conectando una porción de un sistema de energía. En otro ejemplo, un IED puede estar en comunicación con un reconectador y ser capaz de controlar las operaciones de cierre del reconectador. En otro ejemplo, un IED puede estar en comunicación con un regulador de tensión y ser capaz de instruir al regulador de tensión para aumentar y/o disminuir. La información de los tipos mencionados anteriormente, o más en general, la información o las instrucciones que dirigen un IED u otro dispositivo para llevar a cabo una determinada acción, puede indicarse generalmente como instrucciones de control. In certain embodiments, the IEDs can issue control instructions to the monitored equipment to control various aspects related to the monitored equipment. For example, one or more IEDs may be in communication with a circuit breaker (for example, switches 128-132), and may be able to send an instruction to open and / or close the circuit breaker, thereby disconnecting ( that is, isolating) or connecting a portion of an energy system. In another example, an IED may be in communication with a recloser and be able to control the closing operations of the recloser. In another example, an IED may be in communication with a voltage regulator and be able to instruct the voltage regulator to increase and / or decrease. Information of the types mentioned above, or more generally, the information or instructions that direct an IED or other device to perform a certain action, can generally be indicated as control instructions.
La operación de los generadores 102-106 puede controlarse mediante los IED 136-140 a través de instrucciones de control emitidas por los IED 136-140. En ciertas realizaciones, los IED 136-140 pueden operar como controladores de velocidad para los generadores 102-106. Por ejemplo, el IED 136 puede controlar la velocidad (por ejemplo, la velocidad de rotación) y la operación del generador 102, controlando de este modo la generación de electricidad mediante el generador 102. En los IED convencionales que operan como controladores de velocidad, el IED puede recibir una indicación de una velocidad de referencia (por ejemplo, a partir de una señal preestablecida o similar) e información de estado que proporciona una indicación de la velocidad real del generador. A través de un sistema de retroalimentación, el IED convencional que opera como un controlador de velocidad puede controlar el generador para ajustar su velocidad real para que coincida con la velocidad de referencia indicada. The operation of generators 102-106 can be controlled by means of IEDs 136-140 through control instructions issued by IEDs 136-140. In certain embodiments, IED 136-140 may operate as speed controllers for generators 102-106. For example, the IED 136 can control the speed (for example, the rotation speed) and the operation of the generator 102, thereby controlling the generation of electricity by the generator 102. In conventional IEDs that operate as speed controllers, The IED can receive an indication of a reference speed (for example, from a preset or similar signal) and status information that provides an indication of the actual speed of the generator. Through a feedback system, the conventional IED that operates as a speed controller can control the generator to adjust its actual speed to match the indicated reference speed.
Como se describió anteriormente, cuando un generador eléctrico se aísla de la topología mayor de un sistema de suministro de energía eléctrica, incluso cuando el generador es de velocidad controlada por un IED de acuerdo con una indicación de la velocidad de referencia, el ángulo de fase de tensión y/o la frecuencia de la energía eléctrica generada pueden desviarse respecto al del sistema de energía eléctrica principal. Una diferencia de ángulo resultante puede causar daños a la porción aislada y/o al sistema de energía eléctrica principal si la parte de aislamiento se volviera a acoplar al sistema. De acuerdo con realizaciones divulgadas en la presente memoria, los IED 136-140 pueden estar configurados para sincronizar la velocidad de los generadores 102-106 basados, al menos en parte, en los datos del sistema monitorizado 144 recibidos desde el sistema de suministro de energía eléctrica principal 108, la información recibida de otros IED 136-140, una indicación de la velocidad de referencia, y/o una señal de tiempo común 142. Mediante la sincronización de la velocidad de los generadores 102-106 en base a las condiciones de operación del sistema de suministro de energía eléctrica principal 108 como se indica por los datos de sistema monitorizado 144, la información recibida a partir de otros IED 136-140, una indicación de la velocidad de referencia o de fase, y/o una señal de tiempo común 142 en lugar de una velocidad o fase de referencia fija, los generadores 102-106 pueden permanecer sincronizados con el sistema de entrega de potencia eléctrica mayor 108 independientemente de si están acoplados a o aislados (por ejemplo, por los interruptores de apertura 128-132) del sistema de entrega de energía eléctrica principal 108. As described above, when an electric generator is isolated from the major topology of an electric power supply system, even when the generator is speed controlled by an IED according to an indication of the reference speed, the phase angle of voltage and / or the frequency of the generated electrical energy may deviate from that of the main electrical energy system. A resulting angle difference may cause damage to the insulated portion and / or to the main electrical power system if the insulation part is re-coupled to the system. In accordance with embodiments disclosed herein, IED 136-140 may be configured to synchronize the speed of generators 102-106 based, at least in part, on the monitored system data 144 received from the power supply system main electrical 108, the information received from other IED 136-140, an indication of the reference speed, and / or a common time signal 142. By synchronizing the speed of the generators 102-106 based on the conditions of operation of the main electric power supply system 108 as indicated by the monitored system data 144, the information received from other IED 136-140, an indication of the reference or phase speed, and / or a signal of common time 142 instead of a fixed reference speed or phase, generators 102-106 can remain synchronized with the independent major power delivery system 108 Whether they are coupled to or isolated (for example, by opening switches 128-132) of the main electric power delivery system 108.
En ciertas realizaciones, los datos del sistema monitorizado 144 en relación con el sistema de suministro de energía eléctrica 108 pueden ser generados por otros IED incluidos en el sistema de suministro de energía eléctrica 108 diseñado para supervisar, controlar, y/o proteger el equipo incluido en el sistema de suministro de energía eléctrica 108. En ciertas realizaciones, los datos del sistema monitorizado 144 pueden incluir señales de corriente obtenidas, por ejemplo, de un transformador de corriente (CT), señales de tensión obtenidas, por ejemplo, desde un transformador de potencial (PT), y/o fasores sincronizados en el tiempo (es decir, sincrofasores) de corrientes y/o tensiones obtenidos a partir de una o más ubicaciones en el sistema de suministro de energía eléctrica 108 monitorizado. En ciertas realizaciones, los datos del sincrofasor pueden calcularse mediante los IED incluidos en el sistema de suministro de energía eléctrica 108 y/o los IED 136-140 usando una variedad de procedimientos que incluyen, por ejemplo, los procedimientos descritos en la patente US 6.662.124, la patente US 6.845.333, y la patente US 7.480.580, que se incorporan aquí por referencia en su totalidad. En algunas realizaciones, las mediciones de los sincrofasores y comunicaciones pueden cumplir con el protocolo IEC C37.118. In certain embodiments, the data of the monitored system 144 in relation to the electric power supply system 108 may be generated by other IEDs included in the electric power supply system 108 designed to monitor, control, and / or protect the included equipment. in the electrical power supply system 108. In certain embodiments, the data of the monitored system 144 may include current signals obtained, for example, from a current transformer (CT), voltage signals obtained, for example, from a transformer of potential (PT), and / or time-synchronized phasors (i.e., synchrophasors) of currents and / or voltages obtained from one or more locations in the monitored power supply system 108. In certain embodiments, the synchrophasor data can be calculated by means of the IEDs included in the power supply system 108 and / or the IED 136-140 using a variety of procedures including, for example, the procedures described in US 6,662. .124, US Patent 6,845,333, and US Patent 7,480,580, which are incorporated herein by reference in their entirety. In some embodiments, the measurements of the synchrophasors and communications may comply with the IEC C37.118 protocol.
En base a parte en los datos del sistema monitorizado 144 recibidos, los IED 136-140 pueden de forma autónoma o colectivamente, controlar la operación de los generadores 102-106 tal que la salida de los generadores 102-106 (por ejemplo, velocidad, fase ángulo, y/o frecuencia) se sincroniza con el sistema de suministro de energía eléctrica principal 108. De esta manera, los generadores 102-106 pueden permanecer sincronizados con el sistema de entrega de energía eléctrica principal 108 independientemente de si están acoplados a o aislados del sistema de suministro de energía eléctrica principal 108. Based on part of the data of the monitored system 144 received, the IED 136-140 can autonomously or collectively control the operation of the generators 102-106 such that the output of the generators 102-106 (eg, speed, phase angle, and / or frequency) is synchronized with the main power supply system 108. In this way, the generators 102-106 can remain synchronized with the main power delivery system 108 regardless of whether they are coupled to or isolated of the main electricity supply system 108.
En ciertas realizaciones, los IED 136-140 pueden recibir una señal de tiempo común 142 que se utiliza en la sincronización de los generadores 102-106 (por ejemplo, mediante la aplicación de sellos de tiempo o similares). Los IED y equipos incluidos en el sistema de suministro de energía eléctrica principal 8 también pueden utilizar la señal de tiempo común 142 para gestionar, controlar y sincronizar sus operaciones. En algunas realizaciones, la señal de tiempo común 142 puede ser proporcionada usando un satélite GPS (por ejemplo, IRIG), una señal de radio común, tal como WWV o WWVB, una señal de tiempo de la red, tales como IEEE 1588, o similares. Como la señal de tiempo común 142 puede ser compartida entre los IED 136-140 configurados para controlar los generadores de 102-106, así como los IED y el equipo incluidos en el sistema de suministro de energía eléctrica principal 108, la señal de tiempo común 142 se puede utilizar como una referencia común para la coordinación y la sincronización de la operación de todo el sistema 100. In certain embodiments, IEDs 136-140 may receive a common time signal 142 that is used in the synchronization of generators 102-106 (for example, by the application of time stamps or the like). The IEDs and equipment included in the main power supply system 8 can also use the common time signal 142 to manage, control and synchronize their operations. In some embodiments, the common time signal 142 may be provided using a GPS satellite (for example, IRIG), a common radio signal, such as WWV or WWVB, a network time signal, such as IEEE 1588, or Similar. Since the common time signal 142 can be shared between the IEDs 136-140 configured to control the 102-106 generators, as well as the IEDs and the equipment included in the main power supply system 108, the common time signal 142 can be used as a common reference for the coordination and synchronization of the operation of the entire system 100.
Como se ilustra en la figura 1, los IED 136-140 pueden estar acoplados comunicativamente entre sí, permitiendo que algunos IED 136-140 funcionen de forma autónoma (es decir, de forma individual) y/o como un grupo. En ciertas realizaciones, un IED de los IED 136-140 puede ser capaz de determinar su posición relativa y/o la interconectividad relativa con respecto a otros IED 136-140 en el sistema 100 con el que están conectados (es decir, los IED 136-140 pueden ser "conscientes del sistema"). Además, en algunas realizaciones, los IED 136140 pueden ser capaces de determinar si están aislados (es decir, separados) del sistema de suministro de energía eléctrica principal 108 en una subred específica. Por ejemplo, si el interruptor 128 y el interruptor 132 se abren (por ejemplo, en respuesta a las instrucciones emitidas por el control de uno o más IED), el IED 136 e IED 140 pueden determinar que están acoplados comunicativamente entre sí y que ellos o los equipos con que están asociados se han convertido en aislados (es decir, separados) del sistema de suministro de energía eléctrica principal 108 en una subred en particular. As illustrated in Figure 1, IED 136-140 can be communicatively coupled to each other, allowing some IED 136-140 to function autonomously (i.e., individually) and / or as a group. In certain embodiments, an IED of the IEDs 136-140 may be able to determine their relative position and / or the relative interconnectivity with respect to other IEDs 136-140 in the system 100 with which they are connected (i.e., the IEDs 136 -140 can be "system aware"). In addition, in some embodiments, IEDs 136140 may be able to determine if they are isolated (ie, separated) from the main power supply system 108 in a specific subnet. For example, if switch 128 and switch 132 open (for example, in response to the instructions issued by the control of one or more IEDs), IED 136 and IED 140 may determine that they are communicatively coupled to each other and that they or the equipment with which they are associated have become isolated (that is, separated) from the main electricity supply system 108 in a particular subnet.
En ciertas realizaciones, los IED 136-140 puede determinar si o el equipo al que están asociados se ha convertido en aislado del sistema de suministro de energía eléctrica principal 108 y/o determinar si residen en una subred particular (es decir, isla) en base a los datos de sistema monitorizado, incluyendo, por ejemplo, frecuencias de operación del sistema, fases de operación, y/o mediciones de sincrofasor proporcionadas por uno In certain embodiments, IED 136-140 may determine whether or not the equipment to which they are associated has become isolated from the main electricity supply system 108 and / or determine whether they reside in a particular subnet (i.e., island) in based on the monitored system data, including, for example, system operating frequencies, operating phases, and / or synchrophasor measurements provided by one
o más IED de monitorización del sistema 100. En ciertas realizaciones, esta determinación se puede realizar usando una variedad de procedimientos que incluyen, por ejemplo, los procedimientos descritos en la patente US 7.930.117, que se incorpora aquí por referencia en su totalidad. or more system 100 monitoring IED. In certain embodiments, this determination can be made using a variety of procedures that include, for example, the procedures described in US Patent 7,930,117, which is incorporated herein by reference in its entirety.
Tras determinar que un grupo de IED 136-140 están asociados con una subred particular, (es decir, la isla), los IED 136-140 pueden determinar si deben controlar a sus respectivos generadores 102-106 de forma autónoma (es decir, en forma individual) o colectivamente (es decir, como un grupo). En ciertas realizaciones, la determinación de si los IED 136-140 deben controlar sus respectivos generadores 102-106 de forma autónoma o colectivamente se puede basar en un proceso de optimización que utiliza los datos del sistema monitorizado recibidos por los IED 136-140. After determining that a group of IED 136-140 is associated with a particular subnet, (i.e. the island), IED 136-140 can determine whether they should control their respective generators 102-106 autonomously (that is, in individually) or collectively (that is, as a group). In certain embodiments, the determination of whether IED 136-140 should control their respective generators 102-106 autonomously or collectively can be based on an optimization process that uses the monitored system data received by IED 136-140.
Si los IED 136-140 determinan que deben controlar sus respectivos generadores 102-106 de forma autónoma, los IED 136-140 pueden controlar de forma independiente sus respectivos generadores 102-106 independientemente del comportamiento de los otros IED 136-140. Un IED 5 136-140 que controla su generador 102-106 de forma autónoma puede generar una señal de fasor de referencia en base a una señal de tiempo común 142. La señal de fasor de referencia puede ser utilizada como una señal de entrada de fase a un controlador incluido en el IED 136-140. En ciertas realizaciones, el controlador puede operar para conducir un error entre la señal de entrada de fase y una señal de fase de salida medida a cero. If IED 136-140 determines that they must control their respective generators 102-106 autonomously, IED 136-140 can independently control their respective generators 102-106 regardless of the behavior of the other IED 136-140. An IED 5 136-140 that controls its generator 102-106 autonomously can generate a reference phasor signal based on a common time signal 142. The reference phasor signal can be used as a phase input signal to a controller included in IED 136-140. In certain embodiments, the controller may operate to drive an error between the phase input signal and an output phase signal measured to zero.
Si cualquiera de la combinación de los IED 136-140 determina que deben controlar colectivamente sus respectivos generadores 102-106, una combinación de los IED 136-140 puede operar como un grupo. Bajo tales circunstancias, el grupo de los IED 136-140 puede compartir colectivamente sus características de operación (señales de referencia, por ejemplo, de fase o velocidad) y operar en consecuencia y/u operar de acuerdo con parámetros operativos definidos por el usuario. En ciertas realizaciones, el control de la velocidad y/o del ángulo de fase del grupo de los IED 136-140 puede realizarse utilizando una señal de fasor de referencia generada basándose en la señal de tiempo común 142 y/o datos del sistema monitorizado 144 recibidos desde el sistema de suministro de energía eléctrica principal 108. Por ejemplo, si el interruptor 128, el interruptor 146, y el interruptor 132 se abren, el IED 136 y el IED 140 pueden determinar que están eléctricamente desacoplados del sistema de suministro de energía eléctrica superior 108 y/o entre sí. El IED 136 y el IED 140 a continuación, pueden controlar sus respectivos generadores 102, 106 usando una señal de referencia común de tiempo 142, la información de otros IED 136-140, y/o datos del sistema monitorizado 144. Una vez sincronizado, una subred incluyendo los generadores 102 y 106 se puede establecer mediante el cierre del interruptor 128 y 132, y los IED 136 y 132 pueden controlar colectivamente sus respectivos generadores utilizando una señal de tiempo de referencia común 142, la información de otros IED 136-140, y/o datos del sistema monitorizado 144. Además, mediante la sincronización de la operación de generador 102 y el generador 106 con el mayor sistema de suministro de energía eléctrica 108, el generador 102 y 1066 puede ser reconectado al sistema de suministro de energía eléctrica principal mediante el cierre del interruptor 146. If any of the combination of the IED 136-140 determines that they must collectively control their respective generators 102-106, a combination of the IED 136-140 may operate as a group. Under such circumstances, the group of IEDs 136-140 can collectively share their operating characteristics (reference signals, for example, phase or speed) and operate accordingly and / or operate according to user-defined operating parameters. In certain embodiments, control of the speed and / or phase angle of the group of IEDs 136-140 can be performed using a reference phasor signal generated based on common time signal 142 and / or data of the monitored system 144 received from the main power supply system 108. For example, if switch 128, switch 146, and switch 132 open, IED 136 and IED 140 can determine that they are electrically disconnected from the power supply system upper electric 108 and / or each other. IED 136 and IED 140 can then control their respective generators 102, 106 using a common time reference signal 142, information from other IED 136-140, and / or data from the monitored system 144. Once synchronized, A subnet including generators 102 and 106 can be established by closing switch 128 and 132, and IEDs 136 and 132 can collectively control their respective generators using a common reference time signal 142, information from other IEDs 136-140 , and / or data of the monitored system 144. Furthermore, by synchronizing the operation of generator 102 and generator 106 with the largest power supply system 108, generator 102 and 1066 can be reconnected to the power supply system main electric by closing switch 146.
En ciertas realizaciones, los IED 136-140 también pueden estar acoplados comunicativamente a un IED central (no mostrado) que se puede configurar para proporcionar un control y seguimiento de los IED 136-140 y/o del sistema 100 como un todo. Por ejemplo, en ciertas realizaciones, un IED central acoplado a los IED 136-140 se puede utilizar para determinar si los IED 136-140 han convertido en aislados en una subred particular, si los IED 136-140 deben controlar a sus respectivos generadores 102-106 de forma autónoma o colectivamente, y/o cuál de los IED 136-140 debería operar como un IED primario y/o IED seguidores. En algunas realizaciones, el IED central puede ser un controlador central, procesador vectorial sincrofasor, controlador de automatización, control lógico programable (PLC), controlador de automatización en tiempo real, sistema de supervisión de control y adquisición de datos (SCADA), o similares. Por ejemplo, en algunas realizaciones, el IED central puede ser un procesador de vector sincrofasor, tal como se describe en la publicación de solicitud de patente US 2009/0088990, que se incorpora aquí por referencia en su totalidad. En otras realizaciones, el IED central puede ser un controlador de automatización en tiempo real, tal como se describe en la publicación de solicitud de patente US 2009/0254655, que se incorpora aquí por referencia en su totalidad. El IED central también puede ser un PLC o cualquier dispositivo similar capaz de recibir comunicaciones de otros IED (por ejemplo, IED 136-140) y de procesar las comunicaciones de los mismos. En ciertas realizaciones, otros IED (por ejemplo, IED 136-140) pueden comunicarse con el IED central directamente o a través de una red de comunicaciones. In certain embodiments, IED 136-140 may also be communicatively coupled to a central IED (not shown) that can be configured to provide control and monitoring of IED 136-140 and / or system 100 as a whole. For example, in certain embodiments, a central IED coupled to IEDs 136-140 can be used to determine whether IEDs 136-140 have become isolated in a particular subnet, if IEDs 136-140 should control their respective generators 102 -106 autonomously or collectively, and / or which of the IED 136-140 should operate as a primary FDI and / or FDI followers. In some embodiments, the central IED may be a central controller, synchrophasor vector processor, automation controller, programmable logic control (PLC), real-time automation controller, control and data acquisition monitoring system (SCADA), or the like. . For example, in some embodiments, the central IED may be a synchrophasor vector processor, as described in US patent application publication 2009/0088990, which is incorporated herein by reference in its entirety. In other embodiments, the central IED may be a real-time automation controller, as described in patent application publication US 2009/0254655, which is incorporated herein by reference in its entirety. The central IED can also be a PLC or any similar device capable of receiving communications from other IEDs (for example, IED 136-140) and processing the communications thereof. In certain embodiments, other IEDs (for example, IED 136-140) can communicate with the central IED directly or through a communications network.
La figura 2 ilustra un diagrama de bloques de un IED 200 para controlar la generación de energía eléctrica en un sistema de generación y de suministro de energía eléctrica. Como se ilustra, el IED 200 puede incluir un procesador 202, una memoria de acceso aleatorio (RAM) 204, una interfaz de comunicaciones 206, una interfaz de usuario 208, y un medio de almacenamiento legible por ordenador 210. El procesador 202, la memoria RAM 204, la interfaz de comunicaciones 206, la interfaz de usuario 208, y el medio de almacenamiento legible por ordenador 210 pueden estar acoplados comunicativamente entre sí a través de un bus de datos común 212. En algunas realizaciones, los diversos componentes del IED 200 pueden ser implementados utilizando de hardware, software, firmware, y/o cualquier combinación de los mismos. Figure 2 illustrates a block diagram of an IED 200 for controlling the generation of electric power in an electric power generation and supply system. As illustrated, the IED 200 may include a processor 202, a random access memory (RAM) 204, a communication interface 206, a user interface 208, and a computer-readable storage medium 210. The processor 202, the RAM 204, communication interface 206, user interface 208, and computer readable storage medium 210 may be communicatively coupled to each other through a common data bus 212. In some embodiments, the various components of the IED 200 can be implemented using hardware, software, firmware, and / or any combination thereof.
La interfaz de usuario 208 puede ser utilizada por un usuario para introducir los ajustes definidos por el usuario, tales como, por ejemplo, indicaciones de velocidades de referencia, los parámetros utilizados en la determinación de si un grupo de IED debe operar de forma autónoma o colectivamente, y similares. La interfaz de usuario 208 puede estar integrada en el IED 200, o, en su defecto, puede ser una interfaz de usuario para un ordenador portátil u otro dispositivo similar acoplado en comunicación con el IED 200. La interfaz de comunicaciones 206 puede ser cualquier interfaz capaz de comunicarse con los IED y/u otros equipos del sistema de energía eléctrica (por ejemplo, un generador) acoplado comunicativamente al IED 200. Por ejemplo, la interfaz de comunicaciones 206 puede ser una interfaz de red capaz de recibir comunicaciones de otros IED sobre un protocolo tal como el IEC 61850 o similar. En algunas realizaciones, la interfaz de comunicaciones 206 puede incluir una fibra óptica o interfaz de comunicaciones eléctricas para la comunicación con otros IED. The user interface 208 can be used by a user to enter the user-defined settings, such as, for example, reference speed indications, the parameters used in determining whether an IED group should operate autonomously or collectively, and the like. The user interface 208 may be integrated in the IED 200, or, failing that, may be a user interface for a laptop or other similar device coupled in communication with the IED 200. The communication interface 206 may be any interface capable of communicating with the IEDs and / or other equipment of the electric power system (for example, a generator) communicatively coupled to the IED 200. For example, the communication interface 206 may be a network interface capable of receiving communications from other IEDs on a protocol such as IEC 61850 or similar. In some embodiments, the communications interface 206 may include an optical fiber or electrical communications interface for communication with other IEDs.
El procesador 202 puede incluir uno o más procesadores de propósito general, procesadores específicos de aplicaciones, microcontroladores, procesadores de señales digitales, FPGA, o cualquier otro dispositivo de procesamiento personalizable o programable. El procesador 202 puede estar configurado para ejecutar instrucciones legibles por ordenador almacenadas en el medio de almacenamiento legible por ordenador 210. En algunas realizaciones, las instrucciones legibles por ordenador pueden ser módulos funcionales ejecutables por ordenador. Por ejemplo, las instrucciones legibles por ordenador pueden incluir un módulo de determinación de islas 214 configurado para hacer que el procesador lleve a cabo la formación de islas (es decir, subred aislada) para las operaciones de determinación, como se describió anteriormente en referencia a la figura 1. Las instrucciones legibles por ordenador pueden incluir además un módulo de operación autónomo/colectivo 216 configurado para realizar las operaciones relacionadas con la determinación descrita anteriormente de si el IED 200 debe operar de forma autónoma o colectivamente con otros IED después de una determinación de que el IED 200 está funcionando en una subred aislada. Las instrucciones legibles por ordenador pueden incluir también un módulo de determinación primario/seguidor 218 configurado para realizar las determinaciones descritas anteriormente con respecto a si un IED operativo, colectivamente, debe operar como un IED primario o un IED seguidor. Además, las instrucciones legibles por ordenador también pueden incluir un módulo de generación de instrucción de control 220 configurado para generar una instrucción de control apropiado para controlar un generador acoplado al IED 200 en base a las determinaciones descritas anteriormente. Las instrucciones legibles por ordenador pueden incluir también cualesquiera otros módulos funcionales configurados para implementar la funcionalidad de los IED 102-106 que se describió anteriormente en referencia a la figura 1. The processor 202 may include one or more general purpose processors, application specific processors, microcontrollers, digital signal processors, FPGA, or any other customizable or programmable processing device. The processor 202 may be configured to execute computer readable instructions stored in the computer readable storage medium 210. In some embodiments, the computer readable instructions may be computer executable functional modules. For example, computer-readable instructions may include an island determination module 214 configured to cause the processor to perform island formation (ie, isolated subnet) for the determination operations, as described above in reference to Figure 1. The computer-readable instructions may further include an autonomous / collective operation module 216 configured to perform the operations related to the above-described determination of whether the IED 200 should operate autonomously or collectively with other IEDs after a determination that the IED 200 is operating in an isolated subnet. The computer-readable instructions may also include a primary determination / follower module 218 configured to perform the determinations described above with respect to whether an operative IED, collectively, should operate as a primary IED or a follower IED. In addition, the computer-readable instructions may also include a control instruction generation module 220 configured to generate an appropriate control instruction to control a generator coupled to the IED 200 based on the determinations described above. The computer-readable instructions may also include any other functional modules configured to implement the functionality of the IEDs 102-106 described above in reference to Figure 1.
La figura 3 ilustra un diagrama de flujo de un procedimiento 300 para controlar la generación de energía eléctrica en un sistema de generación y de suministro de energía eléctrica. En 302, un IED puede determinar que el IED y/o un generador del IED configurado para supervisar y controlar se han convertido en aislado del sistema de un suministro de suministro de energía eléctrica principal. En ciertas realizaciones, esta determinación se puede hacer uso de los datos del sistema monitorizados recibidos de otros IED, incluyendo, por ejemplo, mediciones del sincrofasor. Si el IED determina que el IED se ha convertido en aislado del sistema principal, el IED puede determinar si otros IED configurados para monitorear y controlar los generadores distribuidos también se han convertido aislados del sistema principal en la misma subred en 304. Figure 3 illustrates a flow chart of a method 300 for controlling the generation of electric power in an electric power generation and supply system. In 302, an IED can determine that the IED and / or an IED generator configured to monitor and control have become isolated from the system of a main power supply. In certain embodiments, this determination can be made using the monitored system data received from other IEDs, including, for example, synchrophasor measurements. If the IED determines that the IED has become isolated from the main system, the IED can determine whether other IEDs configured to monitor and control the distributed generators have also become isolated from the main system on the same subnet at 304.
Si el IED determina que no hay otros IED controlando los generadores distribuidos que están operando en la misma subred aislada, en 306 el IED puede controlar y sincronizar independientemente la operación del generador en el que el IED está configurado para controlar con aquel del sistema principal. En ciertas realizaciones, esta operación de sincronización puede estar basada en los datos del sistema de seguimiento (por ejemplo, información del sincrofasor), una señal de tiempo común (por ejemplo, una señal de sincronización GPS), la información recibida de otros IED y/o una indicación de una velocidad de referencia. Si, sin embargo, el IED determina que otros IED controlan los generadores distribuidos que están operando en la misma subred aislada, en 308 el IED puede determinar entonces si debe operar de forma autónoma o en conjunto con los otros IED aislados en la misma subred. If the IED determines that there are no other IEDs controlling the distributed generators that are operating in the same isolated subnet, in 306 the IED can independently control and synchronize the operation of the generator in which the IED is configured to control with that of the main system. In certain embodiments, this synchronization operation may be based on the tracking system data (eg, synchrophasor information), a common time signal (for example, a GPS synchronization signal), the information received from other IEDs and / or an indication of a reference speed. If, however, the IED determines that other IEDs control the distributed generators that are operating in the same isolated subnet, in 308 the IED can then determine whether it should operate autonomously or in conjunction with the other isolated IEDs in the same subnet.
Cuando el IED determina que debe operar de forma autónoma, el procedimiento puede continuar a 306 y el IED puede controlar y sincronizar la operación de su generador asociado con aquel del sistema principal independiente de otros IED. Cuando el IED determina, sin embargo, que debe operar en conjunto con otros IED que operan en la misma subred aislada, el procedimiento puede proceder a 310. En 310, el IED puede determinar, en forma individual o colectiva con otros IED, si el IED debería operar como un IED primario o si debe "seguir" a otro IED operando como un IED primario en la misma subred aislada en el control de su generador asociado. When the IED determines that it must operate autonomously, the procedure can continue to 306 and the IED can control and synchronize the operation of its generator associated with that of the main system independent of other IEDs. When the FDI determines, however, that it must operate in conjunction with other FDI operating in the same isolated subnet, the procedure may proceed to 310. In 310, the FDI may determine, individually or collectively with other FDI, whether the FDI should operate as a primary FDI or if it should "follow" another FDI operating as a primary FDI in the same isolated subnet in the control of its associated generator.
Si el IED determina que debe operar como un IED primario, en 312, el IED puede controlar y sincronizar la operación de su generador asociado con el del sistema principal y proporcionar una referencia a otros IED en la misma subred aislada configurada para "seguir" el IED primario para uso en la sincronización de sus generadores asociados. Si, sin embargo, el IED determina que debe "seguir" a otro IED primario, en 314, el IED puede controlar y sincronizar la operación de su generador asociado en base a una referencia recibida desde un IED primario. If the IED determines that it must operate as a primary IED, in 312, the IED can control and synchronize the operation of its associated generator with that of the host system and provide a reference to other IEDs in the same isolated subnet configured to "track" the Primary IED for use in the synchronization of its associated generators. If, however, the IED determines that it must "follow" another primary IED, at 314, the IED can control and synchronize the operation of its associated generator based on a reference received from a primary IED.
Aunque se han ilustrado y descrito las realizaciones y aplicaciones específicas de la divulgación, se debe entender que la descripción no se limita a las configuraciones precisas y componentes divulgados en la presente memoria. En consecuencia, muchos cambios pueden hacerse a los detalles de las realizaciones anteriormente descritas sin apartarse de los principios subyacentes de esta divulgación. El alcance de la presente invención debe, por lo tanto, determinarse sólo por las siguientes reivindicaciones. Although the specific embodiments and applications of the disclosure have been illustrated and described, it should be understood that the description is not limited to the precise configurations and components disclosed herein. Consequently, many changes can be made to the details of the embodiments described above without departing from the underlying principles of this disclosure. The scope of the present invention should, therefore, be determined only by the following claims.
Claims (18)
- 2.2.
- El sistema de la reivindicación 1, en el que cada IED de la pluralidad de IED está configurado además para controlar la velocidad del al menos un generador de la pluralidad de generadores en base a la información del sistema en relación con el sistema de generación y de suministro de energía eléctrica. The system of claim 1, wherein each IED of the plurality of IEDs is further configured to control the speed of the at least one generator of the plurality of generators based on the system information in relation to the generation system and electric power supply
- 3.3.
- El sistema de la reivindicación 2, en el que la información del sistema es proporcionada por uno o más IED de control incluidos en el sistema de generación y de suministro de energía eléctrica. The system of claim 2, wherein the system information is provided by one or more control IEDs included in the power generation and supply system.
- 4.Four.
- El sistema de la reivindicación 2, en el que la información del sistema comprende información de fasores sincronizados. The system of claim 2, wherein the system information comprises synchronized phasor information.
- 5.5.
- El sistema de la reivindicación 1, en el que la información de sincronización comprende información para determinar que el IED debe operar de forma autónoma. The system of claim 1, wherein the synchronization information comprises information to determine that the IED must operate autonomously.
- 6.6.
- El sistema de la reivindicación 1, en el que la información de sincronización comprende una referencia de sincronización generada por el al menos otro IED de la pluralidad de IED. The system of claim 1, wherein the synchronization information comprises a synchronization reference generated by the at least one other IED of the plurality of IED.
- 7.7.
- El sistema de la reivindicación 1, en el que la señal de tiempo común se recibe desde un sistema de GPS. The system of claim 1, wherein the common time signal is received from a GPS system.
- 8.8.
- El sistema de la reivindicación 1, en el que la señal de tiempo común está configurada para coordinar las operaciones de la pluralidad de IED. The system of claim 1, wherein the common time signal is configured to coordinate the operations of the plurality of IED.
- 9.9.
- El sistema de la reivindicación 1, en el que cada IED de la pluralidad de IED está configurado para determinar si cada IED de la pluralidad de IED está operando en una misma subred del sistema de generación y de suministro de energía eléctrica como el al menos otro IED de la pluralidad de IED. The system of claim 1, wherein each IED of the plurality of FDI is configured to determine whether each FDI of the plurality of FDI is operating in the same subnet of the power generation and supply system as the at least one other FDI of the plurality of FDI.
- 10.10.
- El sistema de la reivindicación 1, en el que cada IED de la pluralidad de IED está configurado además para controlar la velocidad del al menos un generador de la pluralidad de generadores en base a la información de sincronización centralizada recibida desde un IED central. The system of claim 1, wherein each IED of the plurality of IEDs is further configured to control the speed of the at least one generator of the plurality of generators based on the centralized synchronization information received from a central IED.
- 11.eleven.
- Un procedimiento para la gestión de un sistema de generación y de suministro de energía eléctrica caracterizado porque comprende: A procedure for the management of an electric power generation and supply system characterized in that it comprises:
- 13.13.
- El procedimiento de la reivindicación 12, en el que la información del sistema comprende información de fasor sincronizado. The method of claim 12, wherein the system information comprises synchronized phasor information.
- 14.14.
- El procedimiento de la reivindicación 11, en el que la información de sincronización comprende información para determinar que el primer IED debe operar de forma autónoma en el control de la velocidad del primer generador. The method of claim 11, wherein the synchronization information comprises information to determine that the first IED must operate autonomously in the speed control of the first generator.
- 15.fifteen.
- El procedimiento de la reivindicación 11, en el que la información de sincronización comprende una referencia de sincronización generada por el al menos otro IED de la pluralidad de IED. The method of claim 11, wherein the synchronization information comprises a synchronization reference generated by the at least one other IED of the plurality of IED.
- 16.16.
- El procedimiento de la reivindicación 11, en el que la señal de tiempo común se recibe desde un sistema GPS. The method of claim 11, wherein the common time signal is received from a GPS system.
- 17.17.
- El procedimiento de la reivindicación 11, en el que la señal de tiempo común está configurada para coordinar las operaciones de al menos el primer IED y el segundo IED. The method of claim 11, wherein the common time signal is configured to coordinate the operations of at least the first IED and the second IED.
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